学案56_原子结构与性质.doc

第十三章物质结构与性质(选考)学案56原子结构与性质 考纲要求1.了解原子核外电子的能级分布，能用电子排布式表示常见元素(136号)原子核外电子的排布。了解原子核外电子的运动状态。2.了解元素电离能的含义，并能用以说明元素的某些性质。3.了解原子核外电子在一定条件下会发生跃迁，了解其简单应用。4.了解电负性的概念，知道元素的性质与电负性的关系。知识点一原子核外电子排布及表示方法1能层、能级及其最多容纳电子数的关系2.原子轨道电子云轮廓图给出了电子在_的区域。这种电子云轮廓图称为原子轨道。原子轨道轨道形状轨道个数sp第1电子层：只有s轨道。第2电子层：有s、p两种轨道。第3电子层：有s、p、d三种轨道。3构造原理构造原理：多电子原子的核外电子排布遵循构造原理，根据构造原理可以写出元素基态原子的电子排布式。随着_的递增，基态原子的核外电子按照右图中箭头的方向依次排布，即1s,2s,2p，_，_，_，_，_，_，4d,5p该原理适用于绝大多数基态原子的核外电子排布。4原子核外电子排布规律(1)能量最低原理原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于最低状态。基态原子：_。当基态原子_能量后，电子会_，变成_原子。(2)泡利原理一个原子轨道最多容纳_个电子，并且_相反。(3)洪特规则当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子中的电子总是优先_，并且_相同。问题思考1电子按构造原理排布时，先排在4s轨道，再排3d轨道，为什么？而失电子时，是先失4s轨道上的，还是先失3d轨道上的？知识点二元素周期表中元素及其化合物的性质递变规律1电离能(1)第一电离能：气态电中性基态原子_转化为气态基态正一价离子所需要的最低能量。(2)元素第一电离能的意义：元素的第一电离能可以衡量元素的原子失去一个电子的难易程度。第一电离能数值越小，原子越易失去一个电子，该元素的金属性越强；反之，第一电离能数值越大，原子越难失去一个电子。(3)变化规律：同一周期从左到右元素的第一电离能呈_的趋势，但某些地方出现曲折变化，如_>_，_>_，_>_，_>_。同一族从上到下元素的第一电离能_。2电负性(1)成键电子：原子中用于形成_的电子。(2)电负性：用来描述不同元素的原子对_吸引力的大小。(3)意义：电负性越大的原子，对成键电子的吸引力越大，非金属性越强。故电负性的大小可用来衡量元素非金属性和金属性的大小。(4)变化规律同周期从_元素的电负性逐渐增大。同主族从上到下元素的电负性逐渐_。(5)应用判断元素的金属性和非金属性的强弱：非金属的电负性>1.8；金属的电负性<1.8；类金属的电负性在1.8左右，它们既有金属性又有非金属性。判断化学键的类型：两元素的电负性差值大于1.7，它们之间通常形成离子键；两元素的电负性差值小于1.7，它们之间通常形成共价键。问题思考2为什么同周期的A族元素的第一电离能大于A族元素的，A族的大于A族的？如I1(Al)<I1(Mg)，I1(S)<I1(P)。一、原子结构1构造原理(1)能级序数与能层能量之间有什么关系？(2)在同一能层中，各能级间的能量关系如何？(3)当能层不同，能级相同时，其能量关系如何？(4)高能层上的电子能量一定比低能层上的能量高吗？2电子云怎样理解电子云的小黑点及小黑点的疏密？3基态原子核外电子排布的表示方法基态原子核外电子的表示方法有哪些？各表示什么含义？请举例说明。典例导悟1A、B、C、D、E代表5种元素。请填空：(1)A元素基态原子的最外层有3个未成对电子，次外层有2个电子，其元素符号为_；(2)B元素的负一价离子和C元素的正一价离子的电子层结构都与氩相同，B的元素符号为_，C的元素符号为_；(3)D元素的正三价离子的3d亚层为半充满，D的元素符号为_，其基态原子的电子排布式为_。(4)E元素基态原子的M层全充满，N层没有成对电子，只有一个未成对电子，E的元素符号为_，其基态原子的电子排布式为_。二、元素周期律与元素推断1元素周期律所描述内容汇总(完成下表)项目同周期(从左右)同主族(从上下)原子核外电子排布电子层数相同，最外层电子数逐渐增多，17(第一周期12)最外层电子数相同，电子层数递增原子半径逐渐_(0族除外)逐渐增大元素主要化合价最高正价由(17) 最低负价由41最高正价_，非金属最低负价_原子得、失电子能力得电子能力逐渐增强，失电子能力逐渐减弱得电子能力逐渐减弱，失电子能力逐渐增强元素的第一电离能第一电离能呈_的趋势第一电离能_元素的电负性电负性逐渐_电负性_元素金属性、非金属性金属性逐渐_非金属性逐渐_金属性逐渐增强非金属性逐渐减弱单质氧化性、还原性氧化性逐渐_还原性逐渐_最高价氧化物对应水化物的酸碱性碱性逐渐_碱性逐渐_酸性逐渐_酸性逐渐_生成由_到_稳定性逐渐_生成由_到_稳定性逐渐_2.元素周期律与元素推断的关系在试题中，通常用元素周期律的某项内容，来推断新元素名称，然后再考查该元素的其它性质。典例导悟2下表列出前20号元素中的某些元素性质的一些数据：性质元素原子半径(1010m)最高价态最低价态1.02622.2710.7421.4330.77441.10530.99711.8610.75531.1744请回答下列问题：(1)以上10种元素中，第一电离能最小的是_(填编号)。(2)上述三种元素中的某两种元素形成的化合物中，每一个原子都满足8电子稳定结构的物质可能是_(写分子式)。元素和形成的化合物的化学式为_，它是一种重要的结构材料，推测它应属于_晶体；元素的原子价电子排布式是_。(3)四种元素的气态氢化物的稳定性，由大到小的顺序是_(填化学式)。(4)和两元素比较，非金属性较弱的是_(填名称)，可以验证你的结论的是下列中的_(填序号)。A气态氢化物的挥发性和稳定性B单质分子中的键能C两元素的电负性D含氧酸的酸性E氢化物中XH键的键长(X代表和两元素)F两单质在自然界的存在形式题组一原子的核外电子排布1判断正误(1)硫原子的最外层电子排布式为3s23p4()(2010·上海2C)(2)B.电离能最小的电子能量最高()C(在基态多电子原子中)p轨道电子能量一定高于s轨道电子能量()(2008·海南23B、C)22011·福建理综30(1)节选氮元素可以形成多种化合物。基态氮原子的价电子排布式是_。32011·山东理综32(1)节选氧是地壳中含量最多的元素。氧元素基态原子核外未成对电子数为_个。42010·福建理综30(2)原子序数小于36的元素Q和T，在周期表中既处于同一周期又位于同一族，且原子序数T比Q多2。T的基态原子外围电子(价电子)排布式为_，Q2的未成对电子数是_。5.2010·课标全国卷一41(1)W(O)元素的L层电子排布式为_。62010·江苏21A(2)Cu基态核外电子排布式为_。72010·海南，19(1)Ni原子的核外电子排布式为_。82011·课标全国卷37(2)节选基态B原子的电子排布式为_；B和N相比，电负性较大的是_，BN中B元素的化合价为_。92011·福建理综30(2)节选C、N、O三种元素第一电离能从大到小的顺序是_。题组二原子结构与元素性质102010·山东理综，32(2)CH4中共用电子对偏向C，SiH4中共用电子对偏向H，则C、Si、H的电负性由大到小的顺序为_。11(2009·安徽理综，25改编)W、X、Y、Z是周期表前36号元素中的四种常见元素，其原子序数依次增大。W、Y的氧化物是导致酸雨的主要物质，X的基态原子核外有7个原子轨道填充了电子，Z能形成红色(或砖红色)的Z2O和黑色的ZO两种氧化物。(1)W位于元素周期表第_周期第_族。W的气态氢化物稳定性比H2O(g)_(填“强”或“弱”)。(2)Y的基态原子核外电子排布式是_，Y的第一电离能比X的_(填“大”或“小”)。(3)Y的最高价氧化物对应水化物的浓溶液与Z的单质反应的化学方程式是_。题组一原子核外电子的排布1下列关于硅原子的核外电子排布表示式中，错误的是()A1s22s22p63s23p2BNe3s23p22(2011·大连质检)主族元素A原子的结构示意图为。则X、Y及该原子3p能级上的电子数分别为()A18、6、4 B20、8、6C18、8、6 D1520、38、16题组二元素的推断3(2011·烟台调研)下列各组中的X和Y两种原子，化学性质一定相似的是()AX原子和Y原子最外层都只有一个电子BX原子的核外电子排布为1s2，Y原子的核外电子排布为1s22s2CX原子2p能级上有三个电子，Y原子的3p能级上有三个电子DX原子核外M层上仅有两个电子，Y原子核外N层上仅有两个电子4(2011·南昌模拟)(1)某质量数为32，核内有16个中子的原子，其电子排布式是_，该原子中有_个未成对电子，这些未成对电子具有_(填“相同”或“相反”)的自旋状态。(2)某元素的原子最外层电子排布为3s23p2，它的次外层上电子云形状有_种，原子中所有电子占有_个轨道，核外共有_个电子。(3)M电子层上有_个能级，有_个轨道，作为内层最多可容纳_个电子，作为最外层时，最多可含有_个未成对电子。(4)在元素周期表中，最外层只有1个未成对电子的主族元素原子处于_族；最外层有2个未成对电子的主族元素原子处于_族。(5)A元素的最高正价是4，A原子次外层上有2个电子，A原子的电子排布式是_。(6)B元素在气态氢化物中显3价，气态氢化物极易溶于水，B原子的电子排布式是_。(7)E原子核外占有9个轨道，且具有1个未成对电子，E离子结构示意图是 _。(8)F、G都是短周期元素，F2与G3的电子层结构相同，则F2的电子排布式是_，G元素的原子序数是_。题组三元素周期律5下列说法中正确的是()A第三周期所含元素中钠的第一电离能最小B铝的第一电离能比镁的第一电离能小C在所有元素中，氟的第一电离能最大D钾的第一电离能比镁的第一电离能大6.(2011·苏州模拟)不同元素的气态原子失去最外层一个电子所需要的能量(设其为E)如下图所示。试根据元素在周期表中的位置，分析图中曲线的变化特点，并回答下列问题。(1)同主族内不同元素的E值变化的特点是_。各主族中E值的这种变化特点体现了元素性质的_变化规律。(2)同周期内，随原子序数增大，E值增大。但个别元素的E值出现反常现象。试预测下列关系式中正确的是_。E(砷)>E(硒)E(砷)<E(硒)E(溴)>E(硒)E(溴)<E(硒)(3)估计1 mol气态Ca原子失去最外层一个电子所需能量E值的范围：_<E<_。(4)10号元素E值较大的原因是_。题组四综合探究7A、B、C、D、E、F六种元素的原子序数依次递增。已知：F的原子序数为29，其余的均为短周期主族元素；E原子价电子(外围电子)排布式为msnmpn1；D原子最外层电子数为偶数；A、C原子p轨道的电子数分别为2和4。请回答下列问题：(1)下列叙述正确的是_(填序号)。A金属键的强弱：D>EB基态原子第一电离能：D>EC五种元素中，电负性最大与最小的两种金属元素形成晶体的化学式为EB，属于离子晶体D晶格能：NaCl>DCl2(2)F的核外电子排布式为_；与F同一周期的副族元素的基态原子中最外层电子数与F原子相同的元素为_(填元素符号)。(3)A与C形成的非极性分子中，键与键的个数之比为_；该分子与过量强碱反应生成的酸根离子的空间构型为_。(4)已知原子数和价电子数相同的分子或离子互为等电子体，互为等电子体的微粒结构相同，B中心原子的杂化轨道类型为_。8有四种短周期元素，它们的结构、性质等信息如下表所述：元素结构、性质等信息A是短周期中(除稀有气体外)原子半径最大的元素，该元素的某种合金是原子反应堆的导热剂BB与A同周期，其最高价氧化物的水化物呈两性C元素的气态氢化物极易溶于水，可用作制冷剂D是海水中除氢、氧元素外含量最多的元素，其单质或化合物也是自来水生产过程中常用的消毒杀菌剂请根据表中信息填写：(1)A原子的核外电子排布式为_。(2)B元素在周期表中的位置是_；离子半径：B_A(填“大于”或“小于”)。(3)C原子的电子排布图是_，其原子核外有_个未成对电子，能量最高的电子为_轨道上的电子，其轨道呈_形。(4)D原子的核外电子排布式为_，D的结构示意图是_。(5)B的最高价氧化物对应的水化物与A的最高价氧化物对应的水化物反应的化学方程式为_，与D的氢化物的水化物反应的化学方程式为_。学案56原子结构与性质【课前准备区】知识点一2.核外经常出现球形1纺锤形33原子核电荷数3s3p4s3d4p5s4(1)处于最低能量的原子吸收跃迁到较高能级激发态(2)2自旋状态(3)单独占据一个轨道自旋状态知识点二1(1)失去一个电子(3)增大BeBNOMgAlPS变小2(1)化学键(2)成键电子(4)左到右减小问题思考1先排4s轨道再排3d轨道，原因是3d轨道能量高，而失电子时，却先失4s轨道上的。2主要是因为A族元素原子最外电子层的s轨道处于全充满状态，p轨道处于全空状态，A族的元素原子最外层3个能量相同的p轨道处于半充满状态，均属于相对稳定的状态，故这两个主族的元素原子相对难失去第1个电子，第一电离能相对较大，属于电离能周期性变化的特例。【课堂活动区】一、1.(1)随着能级序数n的增大，能层能量逐渐升高，即E(K)<E(L)<E(M)<E(N)。(2)在同一能层中，各能级是按s、p、d、f的顺序逐渐升高，即E(ns)<E(np)<E(nd)<E(nf)(3)能层序数越大，能量越高，如1s<2s<3s<(4)不一定，不同能层的能级上，能量有交错现象，如E(3d)>E(4s)、E(4d)>E(5s)、E(5d)>E(6s)、E(6d)>E(7s)、E(4f)>E(5p)、E(4f)>E(6s)等。2(1)电子云表示电子在核外空间某处出现的几率，不代表电子的运动轨迹。(2)一个小黑点不代表一个电子，只是代表电子在此处出现过。(3)电子云图中的小黑点的疏密表示电子出现几率的大小。密：几率大；疏：几率小。3基态原子核外电子排布的表示方法(1)原子结构示意图(或称原子结构简图)可表示核外电子分层排布和核内质子数，如。(2)电子式可表示原子最外层电子数目，如。(3)电子排布式用数字在能级符号右上角标明该能级上排布的电子数，这就是电子排布式。例如：K：1s22s22p63s23p64s1。为了避免电子排布式书写过于繁琐，把内层电子达到稀有气体元素原子结构的部分用相应稀有气体的元素符号外加方括号表示。如K：Ar4s1。(4)电子排布图(又称为轨道表示式)每个圆圈(或方框)代表一个原子轨道，每个箭头代表一个电子，如第二周期元素基态原子的电子排布图如图所示。二、1.减小主族序数主族序数8增大逐渐减小增大逐渐减小减弱增强增强减弱减弱增强减弱增强增强减弱难易增强易难减弱典例导悟1(1)N(2)ClK(3)Fe1s22s22p63s23p63d64s2或Ar3d64s2(4)Cu1s22s22p63s23p63d104s1或Ar3d104s1解析(1)根据A元素基态原子的最外层有3个未成对电子，次外层有两个电子，可推知该元素是氮元素，符号为N。(2)根据B、C元素的离子的电子层结构与氩相同，可推知B为氯(Cl)，C为钾(K)。(3)因D元素的正三价离子的3d亚层为半充满，可知D为铁元素(Fe)，其基态原子的排布式为1s22s22p63s23p63d64s2。(4)E元素基态原子的M层全充满，N层没有成对电子，只有一个未成对电子，推知E为铜(Cu)，基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1。2(1)(2)PCl3、CCl4Si3N4原子3s23p4(3)HCl>H2S>PH3>SiH4(4)氮元素CE【课后练习区】高考集训1(1)(2)B.C×解析电离能是原子失去电子时所要吸收的能量，能量越高的电子在失去时消耗的能量也就越少，因而电离能也就越小，B正确；同一层即同一能级中的p轨道电子的能量一定比s轨道电子能量高，但外层s轨道电子能量则比内层p轨道电子能量高，C错误。22s22p3解析氮原子的价电子排布式：2s22p3。3243d84s24解析原子序数小于36的元素既处于同一周期又位于同一族，只有第族中的Fe、Co、Ni符合条件，由题意知T为Ni，Q为Fe，Ni为28号元素，价电子排布式为3d84s2。Fe2外围电子轨道表示式为，而内层电子全部成对，故未成对电子有4个。52s22p461s22s22p63s23p63d1071s22s22p63s23p63d84s2或Ar3d84s2解析核外电子排布式与价电子排布式要区别开。81s22s22p1N3解析B原子的原子序数为5，其电子排布式为1s22s22p1；B、N处于同周期，依据同周期元素随原子序数增大电负性依次增大可知，N的电负性较大；B位于元素周期表的第A族，由化学式BN得B元素的化合价为3价。9N>O>C解析同周期元素第一电离能从左向右有增大的趋势，第A族元素最外层p轨道电子处于半充满稳定状态，第一电离能大于第A族元素，因此三者的第一电离能从大到小的顺序为N>O>C。10C>H>Si解析共用电子对偏向电负性大的原子，故电负性：C>H>Si。11(1)二A弱(2)1s22s22p63s23p4大(3)Cu2H2SO4(浓)CuSO4SO22H2O考点集训1CA和B两个选项都是电子排布式，C和D两个选项都是轨道表示式，其中C选项违背了洪特规则。2B3CA项，H与Na最外层都只有一个电子，但二者性质差别很大；B项，X为He，Y为Be，二者性质差别很大；C项，X为N，Y为P，二者同主族性质相似；D项X为Mg，Y原子可能为Ca，也可能是过渡金属元素的原子，故选C。4(1)1s22s22p63s23p42相同(2)2814(3)39183(4)A、A、AA、A(5)1s22s22p2(6)1s22s22p3(7)(8)1s22s22p6135AB同周期中碱金属元素的第一电离能最小，稀有气体元素最大，故A正确，C不正确；由于Mg为3s2而Al为3s23p1，故铝的第一电离能小于镁的；D中钾比镁更易失电子，钾的第一电离能小于镁的，D不正确。6(1)随着原子序数的增大，E值减小周期性(2)(3)485738(4)10号元素为氖，该元素原子的最外层电子排布已达到8电子稳定结构解析(1)从H、Li、Na、K等可以看出，同主族元素随元素原子序数的增大，E值变小；H到He、Li到Ne、Na到Ar呈现明显的周期性。(2)从第二、三周期可以看出，第A和A族元素比同周期相邻两种元素E值都低。由此可以推测E(砷)>E(硒)、E(溴)>E(硒)。(3)根据同主族、同周期规律可以推：E(K)<E(Ca)<E(Mg)。(4)10号元素是稀有气体元素氖，该元素原子的最外层电子排布已达到8电子稳定结构。7(1)D(2)1s22s22p63s23p63d104s1Cr(3)11平面三角形(4)sp杂化8(1)1s22s22p63s1(2)第三周期第A族小于3p哑铃(4)1s22s22p63s23p5或Ne3s23p5(5)NaOHAl(OH)3=NaAlO22H2O3HClAl(OH)2=AlCl33H2O解析根据题中信息可推出：A为Na，B为Al，C为N，D为Cl。(1)A为Na，其核外电子排布式为1s22s22p63s1。(2)B为Al，其在元素周期表中的位置为第三周期第A族，Na与Al3核外电子排布相同，核电荷数Al3大于Na，故r(Al3)<r(Na)。(3)C为N，其电子排布图为，其中有3个未成对电子，能量最高的为p轨道上的电子，其轨道呈哑铃形。(4)D为Cl，其核外电子排布式为1s22s22p63s23p5，简化电子排布式为Ne3s23p5，Cl的结构示意图为。(5)本题考查Al(OH)3与NaOH和HCl反应的化学方程式，Al(OH)3NaOH=NaAlO22H2O，Al(OH)33HCl=AlCl33H2O。